2009—2019年梧州市水稻高温热害空间分布特征

叶瑜，徐芳，孙靖雯，吴满春，郭昇辉

（1.梧州市气象局，广西梧州 543000；2.藤县气象局，广西藤县 543300）

高温热害对水稻的生长发育有较明显的影响，对早稻生长发育的影响主要表现在抽穗扬花灌浆期；抽穗期间如果发生33～35℃的高温，会导致花粉在短时间内失去水分，授粉异常，进而降低早稻发育强度，且大大增加早稻空壳率［1］；灌浆期遇到高温热害，稻米停止生长并产生许多半固态米粒，导致秕谷率急剧提高，并出现高温逼熟现象，最终影响稻米品质和产量［2］。高温热害对晚稻生长发育的影响主要表现在幼苗期，晚稻幼苗暴露于严重的高温中会受到损伤，正常生长发育受影响［3］。目前，相关学者开展了不同地域水稻高温热害的研究，杨建莹等［4］利用江西省1981—2016年气象资料、早稻高温热害灾情史料和生育期资料，构建历史早稻高温热害样本集合，研究江西早稻高温热害发生时间分布特征；詹平华等［5］利用浙江省42个气象站获取2018年7—8月逐日最高气温等历史观测资料，建立了一种热害概率预测模型，有效预测稻田的热害发生概率并合理划分高温热害风险等级；章起明等［6］利用宜春市10个县（区）近30年的气温观测数据和近16年的中稻结实率数据，研究宜春市高温热害发生规律及其对中稻结实率的影响。

水稻是梧州市的主要粮食作物。但受高温热害等灾害影响，近年来梧州市水稻产量呈下降趋势［7］。高温热害对梧州市水稻的影响日益严重，已成为制约梧州市水稻高产稳产的主要气象灾害之一。本研究根据梧州市气象站的资料，分析梧州市日最高气温持续天数、高温热害发生概率和高温热害强度指数，为梧州市防御水稻高温热害、科学调整水稻种植结构提供新的依据［8］，对保障粮食安全、促进农民增收具有现实意义［9］。

1 资料与方法

根据国家标准《主要农作物高温危害温度指标》（GB／T21985-2008）［10］，一次高温热害过程定义为日平均气温≥30℃或日最高气温≥35℃持续3 d及以上，根据持续天数的长短，划分为轻度（3～5 d）、中度（6～8 d）和重度（≥9 d）3个不同等级［11］。

本研究资料为梧州市5个国家气象站和45个区域自动气象站2009—2019年的逐日最高气温观测数据，资料站点完整度较好，少数区域自动气象站缺失的数据采取相邻站点数据代替。结合梧州市种植早稻（3月1日—7月1日）和晚稻（7月10日—11月10日）的时间，筛选出早稻和晚稻的高温持续天数，并划分为轻、中、重3个高温热害等级。

定义高温热害发生概率（P）（%）［12］：

统计梧州市2009—2019年间持续3 d以上日最高气温≥35℃天气出现年数除以总的统计年数（11年）。

引入高温热害强度指数（Hd）［13］：

其中，Di为逐日高温热害达标值，D1轻度达标日为1，D2中度达标日为2，D3重度达标日为3；Ni为任意时段内轻度、中度和重度高温热害达标日的累计天数（d），N1、N2、N3分别为轻度、中度和重度达标日累计天数；Wi为权重系数，W1轻度达标为0.2，W2中度达标为0.3，W3重度达标为0.5。通过计算，Hd为0～5.0时，高温热害强度为轻度；Hd为5.0～10.0时，高温热害强度为中度；Hd≥10.1时，高温热害强度为重度。

利用SPSS软件对最高气温的持续天数（D）、发生概率（P）和强度指数（Hd）进行回归分析，并建立高温数据空间模型（表1）。采用国家基础地理信息中心提供的1∶250 000广西基础地理数据［14］，提取梧州数字高程模型以及经度、纬度、海拔高度等栅格数据，通过地理信息系统（GIS）软件，使用反距离权重插值法（IDW）对上述高温数据进行空间插值分析，得到水稻高温数据残差栅格图，并将高温数据空间模型与残差栅格图进行叠加，得到相应的水稻高温热害分布图。

表1 梧州市水稻高温数据空间模型

2 结果与分析

2.1 日最高气温≥35℃持续天数

由梧州市全年水稻、早稻和晚稻的日最高气温≥35℃持续天数分布（图略）可知，除了蒙山县、藤县的北部、岑溪的部分地区、苍梧县的梨埠镇和狮寨镇外，其余大部地区全年日最高气温≥35℃持续天数以8～18 d为主。早稻日最高气温≥35℃持续天数图中，蒙山县、苍梧县北部、岑溪市部分地区高温持续天数为0～3 d；藤县南部、苍梧县南部、万秀区以及龙圩区持续天数为6～8 d；藤县的太平镇，长洲区的倒水镇，岑溪市的南渡镇、波塘镇、糯垌镇、大业镇等少数地方持续天数为8～11 d。晚稻日最高气温≥35℃持续天数与全年日最高气温≥35℃持续天数相似，万秀区、长洲区、龙圩区、苍梧县除梨埠镇和狮寨镇外的地区、藤县的大部、岑溪市的部分地区晚稻日最高气温≥35℃持续天数为8～17 d。

2.2 水稻高温热害发生概率

梧州市全年水稻、早稻和晚稻高温热害发生概率分布见图1，由图1可知，万秀区、长洲区、龙圩区、藤县的大部、苍梧县的大部以及岑溪市的部分地区水稻高温热害发生概率＞60%（图1a）；蒙山县、苍梧县的北部、藤县的北部以及岑溪市的部分地区早稻高温热害发生概率＜20%，藤县的太平镇，长洲区的倒水镇，岑溪市的南渡镇、波塘镇、糯垌镇、大业镇等少数地方早稻高温热害发生概率＞60%，万秀区、长洲区、龙圩区、藤县的大部、苍梧县的南部以及岑溪市的部分地区早稻高温热害发生概率40%～60%，其余地区早稻高温热害发生概率20%～40%（图1b）；长洲区、万秀区、藤县的西部、苍梧县的西部和东部、岑溪市的少数乡镇晚稻高温热害发生概率＞60%，蒙山的部分地区、苍梧县的中部晚稻高温热害发生概率＜20%，其余地区为40%～60%（图1c）。

图1 梧州市水稻高温热害发生概率（%）

2.3 水稻高温热害强度指数

梧州市全年水稻、早稻和晚稻的高温热害强度指数分布图见图2。

由图2可知，梧州市大部地区水稻高温热害强度指数为重度，只有蒙山县、岑溪市部分乡镇和苍梧县的部分地区为轻度（图2a）。万秀区、长洲区、藤县的西部和南部，岑溪市的南渡镇、波塘镇、糯垌镇、大业镇、水汶镇等乡镇，苍梧县的东南部早稻高温热害强度指数为重度；蒙山县、苍梧县的北部、藤县的北部早稻高温热害强度指数为轻度；其余地区为中度（图2b）。晚稻高温热害强度指数与全年水稻高温热害强度指数相似，长洲区、万秀区、龙圩区、藤县、岑溪市的大部、苍梧县的西部和东部、蒙山县的南部晚稻高温热害强度指数为重度；其余地区为轻度（图2c）。

图2 梧州市水稻高温热害强度指数

3 水稻高温热害分布及防御建议

梧州市高温热害对蒙山县与苍梧县的北部影响较小，蒙山县纬度高，气温低，高温热害强度指数较轻、影响较小；苍梧县的北部主要是高海拔的山区，此地气温较低，高温热害发生概率低、强度指数较轻。高温热害主要影响梧州市的中部和南部，采取各种有效的措施能降低高温热害对水稻所造成的不利影响。预报预警是防御工作的始发指令［15］，气象部门及时发布准确的预报预警能让农民群众及时获取最新的气象信息，从而调整播种期规避高温时段；在水稻生长过程中，适当添加穗粒肥或植物调节剂能够有效增强水稻的抗高温热害能力；此外，建议选择耐高温、抗旱性强、综合性状好、产量高的高抗性优良品种，以减轻高温热害影响。

4 结论

1）梧州市全年高温热害区划图与晚稻的高温热害区划图相似，万秀区、长洲区、龙圩区、藤县的大部、苍梧县的东部和西部以及岑溪市的部分地区水稻高温热害发生概率高、强度指数大，蒙山县水稻高温热害发生概率低、强度指数较小。

2）除长洲区的倒水镇、藤县的太平镇，岑溪市的南渡镇、波塘镇、糯垌镇、大业镇等少数乡镇早稻高温热害发生概率高、强度指数较大外，梧州市大部地区早稻高温热害发生概率低、强度指数较小。

3）梧州市晚稻高温热害发生概率高、强度指数较大，早稻高温热害发生概率相对较低、强度指数较小，说明高温热害对晚稻的影响比较大，这与梧州市高温天气主要集中在7—8月的实际情况是相符的。

在实际中高温往往伴随着其它气象要素的出现，高温伴随干旱的出现会加剧对水稻的不利影响；而降雨的出现则会对高温起到减轻和缓解的作用，本研究只考虑了高温单一指标对梧州市水稻的影响，因此分析结果存在一定的局限性，本研究指标仍需在实践应用中不断进行改进和完善。

本研究采取的是日最高气温≥35℃持续3 d以上的数据建立空间模型，也可以采用日平均气温≥30℃持续3 d以上的数据建立空间模型，不同的数据建立不同的模型，分析结果有所差异；由于资料的不足，本研究只采用11年的数据建立空间分析模型，不同年份的数据建立的空间模型也不同；另外，高温热害指数的权重系数采用0.2、0.3和0.5，不同的权重系数得到的区划结论也有所不同。相关工作有待在今后的研究中进一步展开。